【正文】 代入數(shù)據(jù)得 5400 13554 c o s 5zF ??? kN 24 0 1 3 5 5 3 2 .6 33 .1 4 2 3aP ???? MPa 即 aP 取 40MPa 合理 立柱工作阻力按下式進(jìn)行計(jì)算： 22 4 10d aDPP???? （ ） 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 38 頁 帶入數(shù)據(jù)得： 22 23 40 16614 10P ?? ? ?? kN 液壓支架立柱強(qiáng)度驗(yàn)算 表 液壓支架立柱已知參數(shù) 初撐力 1/P kN 1329 工作阻力 2/P kN 1661 油缸外徑 0/D mm 273 活柱外徑 1/D mm 210 油缸內(nèi)徑 /Dmm 230 活柱內(nèi)徑 2/D mm 180 加長桿直徑 /D d mm? 179 158? 立柱調(diào)高行程 /mm 1500 液壓行程 /mm 800 加長桿調(diào)高 /mm 700 驗(yàn)算活塞桿全部伸出并受最大同心縱向載荷的穩(wěn)定性。 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 37 頁 支架 立柱 為 單伸縮機(jī)械加長式 ， 根據(jù)液壓缸推薦相關(guān)鋼材最終確定尺寸 如 下表： 表 立柱相關(guān)尺寸 外徑 (mm) 內(nèi)徑 (mm) 壁厚 (mm) 長度 (mm) 缸體 273 230 1037 活柱 210 180 15 加長桿 179 1229 泵站壓力確定按產(chǎn)品目錄規(guī)定的泵站工作壓力，再考慮壓力 損失， XRB2B 型工作壓力為 20MPa 和 35MPa 兩種，一般選 35MPa 計(jì)算時(shí)考慮損失按 32MPa 進(jìn)行計(jì)算 。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求：初撐力 = 工作阻力 = 5400 3780??kN 移架力和推溜力 移架力與支架結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、煤層厚度、頂板性質(zhì)有關(guān)。 8. 各結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度校核，除按理論支護(hù)阻力校核 危險(xiǎn)斷面外，還要按《液壓支架形式試驗(yàn)技術(shù)規(guī)范》的各種加載方式，以及支架的額定工作阻力逐一校核，超過額定工作阻力 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 35 頁 10%的超載試驗(yàn)，將由安全系數(shù)來保證。 計(jì)算載荷的確定 液壓支架實(shí)際受載荷情況很復(fù)雜，頂梁和底座 上的載荷既非集中載荷，又非均勻載荷，分布規(guī)律隨著支架與頂?shù)装宓慕佑|情況而變化，為簡化計(jì)算，作如下規(guī)定： ，同時(shí)為偏于安全，按集中載荷進(jìn)行計(jì)算。尾梁體和插板均為焊接箱體結(jié)構(gòu)，由插板千斤頂操縱插板在尾梁體的導(dǎo)軌上滑動，實(shí)現(xiàn)伸縮。掩護(hù)梁下部有可伸縮插板，放煤時(shí)收回插板，利用千斤頂?shù)纳炜s調(diào)整放煤口進(jìn)行放煤，放煤后伸出插板擋住矸石流入后輸送機(jī)內(nèi)。 圖 整體箱式長推移桿 如圖 所示，鉸接式長推移桿一般由前后兩段箱式結(jié)構(gòu)件組成，中間通過十字連接頭鉸接，可以上、下、左、右擺動。實(shí)踐證明，在頂板破碎和底板松軟條件下，長框架間往往填滿了煤塊或巖塊，清理十分困難。 護(hù)幫千斤頂 護(hù)幫千斤頂?shù)母左w用銷軸固定在前梁上，活塞桿固定在護(hù)幫板上。 （ 3）在頂梁和掩護(hù)梁下面開窗口，把側(cè)推千斤頂安裝在窗口內(nèi)，便于安裝 和檢修。 圖 本文頂梁側(cè)護(hù)板 千斤頂 推移千斤頂 推移千斤頂按連接方式分有直接連接方式、框架連接方式和浮動活塞式。另一側(cè)活動，適應(yīng)性強(qiáng)，可用于各種支架?？筛纳祈斄号c掩護(hù)梁的護(hù)頂、防矸性能，隔離控頂區(qū)與采空區(qū)、防止冒落矸石竄入工作面，減少冒矸形成的粉塵； 導(dǎo)向。目前，高產(chǎn)高效工作面液壓支架一般均采用分體剛性底座。 結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn) 支架底座常用形式 有 3 種，即整體剛性底座、底分式剛性底座和鉸接分體底座。對四連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行合適的設(shè)計(jì)（長度和角度），能使支架在整個(gè)高度范圍內(nèi)梁端距的變化在 50～ 100mm 之內(nèi)。 掩護(hù)梁和四連桿機(jī)構(gòu) 掩護(hù)梁 掩護(hù)梁是掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式 支架 的掩護(hù)構(gòu)件，除防止采空區(qū)冒落矸石涌入工作面外，并承受冒落矸石的壓力和頂梁分解的水平力。 以 上兩種密封圈的使用，簡化了活塞結(jié)構(gòu)，裝配方便，但密封圈本身加工較復(fù)雜。導(dǎo)向環(huán)多用塑料制品，也有用銅合 金制成。 本支架在 設(shè)計(jì)中采 用 了單 伸縮式 機(jī)械加長 立柱 ， 該立柱結(jié)構(gòu) 簡圖 如圖 。由于楔形梁 1 與后梁 4 為鉸接結(jié)構(gòu)，令操作楔形梁千斤頂伸出或縮回時(shí)帶動楔塊前后移動，從而使楔形梁 1 繞 銷 軸上下擺動，其擺動范圍取決于楔塊的行程和楔角的大小。運(yùn)輸時(shí)可 以將前梁放下與頂梁垂直，以減小運(yùn)輸尺寸。 結(jié)構(gòu)形式 支架常用頂梁形式有 3 種：整體頂梁、鉸接 頂 梁和楔形結(jié)構(gòu)頂梁。一般按工作面允許風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算。 立柱間距 指對支撐式和支撐掩護(hù)式支架而言前、后柱的間距。其中寬面頂梁一般為 ～ m。這是因?yàn)椴捎孟纫萍芎笸屏锏墓ぷ鞣绞綍r(shí)，支架要超前輸送機(jī)一個(gè)步距，以便采煤機(jī)過后，支架能及時(shí)前移，支護(hù)新暴露的頂板，做到及時(shí)支護(hù)，因此，先移架后推溜時(shí)頂梁長度要比先推溜后移架時(shí)的頂梁長度長一個(gè)移架步距，一般為 600mm。則 AO、 AB、 BC、 CD 為液壓支架的四連桿機(jī)構(gòu)。 (13)、以 E2點(diǎn)為圓心，以掩護(hù)梁長 L 為半徑作圓，與圓弧相交于 A1點(diǎn)，此點(diǎn)為液壓支架在降到中間位置時(shí)，掩護(hù)梁與后連桿的鉸點(diǎn)。 （ 6）、以 A 點(diǎn)為圓心，以 L 為半徑作圓，與該直線相交于 E1點(diǎn)，即為掩護(hù)梁、與頂梁的鉸點(diǎn)。 0 .2 5 1 7 1 6 4 2 9L ? ? ?mm 根據(jù)掩護(hù)梁長度 L 和后連桿長度 1L 重新計(jì)算出： 01 59P? ； 01 70Q? 。本文取 150mm。 四連桿機(jī)構(gòu)的幾何特征 支架從最高高度降到最低高度時(shí)，如圖 所示，頂梁端點(diǎn)運(yùn)動軌跡的最大寬度70e ? mm，最好為 30mm 以下 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 支架在最高位置時(shí)和最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的夾角 P 和后連桿與底平面的夾角 Q，如圖 所示， 應(yīng)滿足以下要求： 支架在最高位置時(shí)， P≤52o ～ 62o ， Q≤75o ～ 85o ；支架在最低位置時(shí)，考慮矸石便于下滑，以防矸石停留在掩護(hù)梁上，根據(jù)物理學(xué)摩擦理論可知， tanPf? ,如果按鋼和矸石的摩擦系數(shù)為 ? ,即： tan ? ,求得 ? ；為了安全可靠在最低工作位置時(shí)，應(yīng)使 25oP? 為宜，而 Q 角主要考慮掩護(hù)梁 底部距底板要有一定的距離，防止支架后部冒落的巖石卡住后連桿，使支架 不能降下來，一般取 25 ~ 30ooQ ? ， 在特殊情況下需要角度較小時(shí)，可提高后連桿下鉸點(diǎn)的高度。 支架間距 bc 要根據(jù)支架型式來確定，但由于每架支架的推移千斤頂都與工作面輸送機(jī)的一節(jié)溜槽相連，因此目前主要根據(jù)輸送機(jī)溜槽每節(jié)長度及 槽 幫上千斤頂聯(lián)結(jié)塊的位置來確定，我國刮板輸送機(jī)溜槽每節(jié)長度為 、 ,千斤頂聯(lián)結(jié)塊位置在溜槽 長度 的中間，所以除節(jié)式和邁步式支架外，支架間距一般為 或 。 經(jīng)計(jì)算，該支架的伸縮比 m a x m in 3 .2 1 .7 1 .8 8m H H? ? ?。 本次設(shè)計(jì)給定支架最大高度 3200mm，最小高度 1700 mm。仔細(xì)研究各類放煤支架，就會發(fā)現(xiàn)，只有前四連 桿 式支架具備大幅度擺動掩護(hù)梁破煤的條件。左右） 用以松動頂煤，并維持一個(gè)落煤空間。除了頂梁外，應(yīng)注意掩護(hù)梁和尾梁的密封性能。同時(shí)，空間太小，也影響設(shè)備維修，人員通行和安全。）有了一些放頂煤綜采成功的實(shí)例，對于合理選擇放頂煤液壓支架提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。早期的低位放頂煤液壓支架是由鋪網(wǎng)液壓支架演變而來，其基本結(jié)構(gòu)和鋪網(wǎng)支架類似，只是尾梁上加上了插板，用于放煤，低位放頂煤液壓支架是目前使用效果較好的架型。最初的放頂煤支架采用的是低位放煤，代表架型是 FY40014/28 型放頂煤液壓支架，結(jié)構(gòu)如圖 。 80 年代初 期，匈牙利研制成功單輸送機(jī)前開“天窗”式放頂煤掩護(hù)式支架 ， 其結(jié)構(gòu)如圖 。掩護(hù)梁上還有圓孔，用以通過此孔將管子伸向采空區(qū)，以便輸送氮或泡沫。放落的煤由第二臺輸送機(jī)運(yùn)輸 ，結(jié)構(gòu)如圖 。由于工作面由液壓支架實(shí)現(xiàn)可靠、快速的支護(hù)，采用采煤機(jī)或刨煤機(jī)采煤，放頂煤作業(yè)在安全可靠的工作條件下進(jìn)行，從而使工作面產(chǎn)量有明顯提高。該放頂煤工作面為預(yù)先開采頂層煤鋪設(shè)人工假頂，然后再采底煤。 MB1728S 放頂煤液壓支架為四柱掩護(hù)式，掩護(hù)梁通過液壓千斤頂控制進(jìn)行伸縮，便于頂煤冒落裝煤。這兩類支架都配有雙輸送機(jī)運(yùn)煤，滾筒采煤機(jī)采煤，然后由掩護(hù)梁上的窗口或插板放出頂煤。經(jīng)過我國煤炭科技工作者的努 力，研制成功了數(shù)十種放頂煤液壓支架。這種支架比單輸送機(jī)高位放頂煤液壓支架有所改進(jìn)，有兩部輸送機(jī)，放煤與割煤可以平行作業(yè)，提高了效率，放煤口比高位放頂煤支架有所降低。顯而易見，要采用放頂煤綜采，其中重要的一項(xiàng)工作是正確選擇放頂煤液 壓支架的架型。 （ 2）保證放落煤的運(yùn)輸空間。 3． 對“三軟”厚煤層放頂煤液壓支架安全性和適應(yīng)性的要求 （ 1） 在緩傾斜“三軟”條件下，因?yàn)轫斄荷戏绞且哑扑榈捻斆海瑪嗔丫€前傾已深入到煤壁上方，頂梁太短，冒空區(qū)可能達(dá)到煤壁附近的上方。低位放頂煤液壓支架比較適合急傾斜特厚煤層綜放工作面。 前四連桿式支架和后四連桿式支架相比，前四連桿式支架穩(wěn)定性及抗扭性較差，但其后部空間較大，且重量也輕。的 工 作面上取得了成功。一般范圍是 至 ，煤層較薄時(shí)選大值。目前國內(nèi)外液壓支架中心距大部分采用 和 。 本文設(shè)計(jì)支架為支撐掩護(hù)式，估取底座長度為 2400mm， 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中根據(jù)結(jié)構(gòu)要求修改為 3000mm。只要找到這個(gè)圓弧軌跡的曲率半徑和曲率中心，就可以 找到前連桿的位置和長度了。 02 28P? ； 02 30Q? 。 （ 3）、過 O 點(diǎn)作一條直線與水平線 H－ H 線相交其交角為 1Q 。 (10)、在垂線上作液壓支架在最低位置時(shí)，頂梁與掩護(hù)梁的鉸點(diǎn)為 E3。 (16)、連接 A1O、 A2O，為液壓支架 降到中間位置和最低位置時(shí)，后連桿的位置。 頂梁長度的確定 根據(jù)支架工作方式和設(shè)備配套尺寸來確定頂梁長度。 圖 液壓支架尺寸關(guān)系 （ 1） 掩護(hù)式與支撐掩護(hù)式支架頂梁長度的計(jì)算 頂梁長度 =[配套尺寸 +底座長度 +A*cos（ Q1） ][G*cos（ P1） +300+e]+掩護(hù)梁與頂梁鉸接點(diǎn)至頂梁后端點(diǎn)之距（ mm） 式中： 配套尺寸 — — 670+435+764+210=2079mm（ MG200/475W 采煤機(jī)配套尺寸，詳見圖） 底座長度 —— 底座前端至后連桿下鉸點(diǎn)之距 2400mm e—— 支架由高到低頂梁前端點(diǎn)最大變化距離 39mm Q1， P1—— 支架在最高位置時(shí)，分別為后連桿和掩護(hù)梁與水平面的夾角 故頂梁長度為： 2 0 9 7 2 4 0 0 1 2 0 1 c o s 7 0 1 7 1 6 c o s 5 9 3 0 0 3 9 2 0 0 3 8 8 2? ? ? ? ? ? ? ? ? 取為 4000mm。該液壓支架采用單伸縮機(jī)械加長立柱，為支撐掩護(hù)式，故立柱數(shù)目取為 4。在過風(fēng)量一定時(shí)，采煤工作面的通風(fēng)斷面積不應(yīng)過小。 本文所設(shè)計(jì)液壓支架為支撐掩護(hù)式后四連桿低位放頂煤液壓支架。為改善接頂效果和補(bǔ)償焊接變形，整體頂梁前端 (800～ 1000mm)，一般上翹 1~3 。楔形梁 1 和后梁 4 通過銷軸鉸接，楔形梁的楔臂與頂粱間夾有楔塊 2，楔塊 2 后端與楔形千斤頂鉸接，而千斤頂 則鉸接于頂梁上。而前梁則采用挑梁的型式，以起到即時(shí)支護(hù)的作用 ， 結(jié)構(gòu)如圖 。 活塞是立柱的關(guān)鍵元件，對它的主要要求是保證密封性能良好，運(yùn)動表面能承受外力的沖擊。 蕾型密封圈是一個(gè) U 型夾布橡膠圈和唇內(nèi)夾橡膠壓制而成的單向?qū)嵭拿芊馊?。這種結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，但要求活塞桿外徑與缸體內(nèi)徑之間有比較大的空間，這種固定 方式使用較多。活動側(cè)護(hù)板裝在掩護(hù)梁的一側(cè)。 圖 本文前連桿 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁 圖 本文后連桿 底座 用途 (1)為支架的其他結(jié)構(gòu)件和工作機(jī)構(gòu)提供安設(shè)的基礎(chǔ)。 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁 圖 整體剛性底座 （ 2） 底分式剛性底座 底分式剛性底座如圖 所示。 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 圖 底分式剛性底座 圖 鉸接分體式底座 根據(jù)以上的分析，結(jié)合這次設(shè)計(jì)的實(shí)際，采用整體剛性底座，它的整體剛度和強(qiáng)度好，底座接底面積大，有利于減小對底板的比壓 ， 具體結(jié)構(gòu)見圖 。固定側(cè)護(hù)板即是梁 的邊筋板，可增加梁體強(qiáng)度，減輕支架重量。 圖 折頁式活動側(cè)護(hù)板 頂梁側(cè)護(hù)板高度一般取 250～ 500mm，薄煤層支架取下限，大采高支架取上限。